绿色建筑暖通空调设计的问题分析

浅谈绿色建筑暖通空调设计的问题分析
摘要：建筑是人类生存的基本物质条件之一，人们居住环境既是生态环境的重要组成部分也是人类文明进步的重要体现，在新时代绿色设计中应以提高生活舒适性、增进健康性、节约能源性及降低污染性为设计出发，通过各种措施来设计建筑暖通空调设计实现可持续发展为主为主题的绿色建筑设计基础目标。

本文阐明了绿色建筑暖通空调设计问题分析。

关键词：绿色建筑；暖通空调；设计
根据近几年来，地球变暖的进程不断加速，全球异常气候出现的周期缩短、频率增加，地球的环境问题越来越突出的显现出来。

进入21世纪以来，全球范围内提出可持续发展理论的，人们更加注重对于环境的保护。

而“绿色建筑”作为实施可持续发展战略的任务之一，已被世界许多国家所接受。

绿色建筑提倡以人为本，它提出要建设一种有效利用资源和能源的、亲近环境、亲近自然、舒适、健康、安全的建筑。

而建筑内的暖通空调系统消耗了大量的能源，它还和臭氧层破坏及温室效应密切相关。

针对“暖通空调”的环境污染问题，再结合绿色建筑的理念，将可再生能源应用于暖通空调系统成为一种趋势，也是实现可持发展，贯彻绿色建筑理念的必然选择。

一、建筑设计
节能建筑的设计理念是充分利用建筑所在环境的自然资源和条件，在尽量少用矿物能源条件下，创造出人们生活和生产需要的室
内外环境。

为此，要充分研究利用当地气候特征、建筑物的结构特征，实现与室内环境设计的一体化。

当地气候特征指当地～年四季室外气象条件，如空气的温湿度、风速和风向、日照率、降雨量、积雪量等。

在冬季日照率大的地方，可以考虑太阳能的利用，如被动式太阳房、太阳能集热器。

夏季日照率大的地方则要考虑建筑物的有效遮阳措施。

昼夜温差大的地方，宜充分利用建筑物的蓄冷蓄热特性，可以在部分专门设计的围护结构内放置具有特殊性能的相变材料，以增加其热惯性。

建筑物的特征指建筑物的造型、朝向、围护结构保温情况，外墙外窗的遮阳情况，以及建筑空间的通风换气情况。

合理的建筑设计应该在夏季有效地组织通风和防止太阳照射，减少室内过热和潮湿；在冬季有效地利用太阳能和对外墙外窗进行保温，提高室内温度；在过渡季有效地利用室外空气进行通风，改善室内空气品质。

有关调查指出，位于同一地方的相同类型的建筑物，由于建筑结构不同会导致能耗指标相差超过一倍。

室内环境的设计要求之一是保证室内空气的品质。

暖通专业主要考虑空气品质和温湿度的要求。

空调建筑特别是舒适性空调的建筑，往往由于建筑设计和施工时对建筑热工性能考虑较少，主要依靠空调系统的设计实施来保证空调建筑的空气温湿度。

这样常常造成空调设备的容量过大，系统耗能过大。

不仅如此，而且由于人体与建筑围护结构闻的热辐射作用，炎夏有烘烤感，严寒的冬天有寒冷感，室内人员仍1日感到不够舒适。

此外，冬季如果由于墙体内
表面结露，则为微生物滋生提供了条件。

出现霉斑，影响室内卫生。

二、绿色建筑的内涵
所谓绿色建筑就是充分利用可再生的材料和能源，亲和自然，尽量不破坏环境和文化传统，保护居住者的健康，充分体现可持续发展和人类回归自然的理念。

美国实验与材料协会（astm）的绿色建筑定义是：“住宅、民用和工业建筑当中，常以负责的态度并用细心保护环境的手法，设计、施工、运用、修改、废弃的构造物。

三、绿色建筑的暖通空调设计
室内空气的高品质是暖通空调追求的目标之一。

目前提出了两种改善室内空气品质的手段：一种是利用建筑自身和天然能源来保障室内环境品质；另一种是依靠机械、电气等设施，创造一种扬自然环境之长、避自然环境之短的室内环境。

这两种手段都不约而同的适应了“绿色建筑”的要求，实现了环保节能。

3.1 优化建筑结构
研究指出不舒适的室内环境，大部分是由于错误的设计思想造成的。

（1）“绿色建筑”要求合理有效地使用各种资源，将能源和资源消耗降至最低程度是它的目标。

建筑物的布局采用高效保温隔热构造并充分利用太阳能。

（2）而改善室内生态环境，多是利用建筑自身结构的改善和天然能源的应用，其中最主要的是考虑太阳辐射和自然通风问题。

绿色建筑常采取的措施是：选用节能玻璃窗；采用通风窗技术，即将
空调回风引入双层窗夹层空间，带走由日光引起的对流热量。

（3）“合理的自然通风”也是绿色建筑的优势之一，它可以在过渡季节提供新鲜空气并实现降温，并在空调供冷季节也可以利用夜间通风，降低围护结构和家具的蓄热量，减少第二天空调的启动负荷[3]。

3.2自然能源和新能源的利用
自然能源利用率是绿色建筑的设计标准之一。

在工程中已经大量使用燃料电池和太阳能电池。

日本鹿岛建设早在1989年在东京建成的tepia大厦采用了一种太阳—空气热泵系统。

根据实测，该系统在供冷与采暖季的cop值分别为2.1-5和3-2.7。

3.3空调系统的设计
（1）方案设计
现在非常流行的空调设计方案是：在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。

为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。

冷辐射吊顶应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。

而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。

（2）新风的作用
某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。

因此，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。

（3）蒸发冷却技术
蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（iec）和直接蒸发冷却（dec）。

该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染；另外，蒸发冷却系统的cop值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功，它是一种节能环保型绿色空调技术。

（4）地源热泵空调系统
地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。

土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。

地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。

地源热泵的cop 值可达4.0以上。

对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式，因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。

（5）免费供冷空调系统
免费供冷（free cooling）技术通过水系统来利用自然冷源。

它也称冷却塔供冷，是一种节能降耗的系统形式。

免费供冷的实现方式是：当室外空气湿度温度下降到某值以下时关闭冷水机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，提供建筑空调所需要的冷负荷。

在空调系统中，冷水机组的能耗占有极高的比例，
如用冷却塔供冷技术可少开或不开冷水机组，其节能效率将会是显著的。

参考文献：
[1]范存养，龙惟定，面向地球环境时代的空调技术.陕西建筑，2000
[2]贾庆贤，赵荣义，等.吹风对舒适性影响的卞观调查与客观评价，暖通空调，2000。